JP2024060039A - レンズユニットおよびカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】最も物体側に位置されるレンズの外周部の厚さが薄い場合でも、該レンズと鏡筒との間をシールするシール部材の装着収容スペースを確保できるようにするレンズユニットおよびカメラモジュールを提供する。【解決手段】本発明のレンズユニット１１は、レンズ群を構成する最も物体側に位置される第１のレンズ１３と、この第１のレンズ１３と像側で隣り合う第２のレンズ１４と、第１のレンズ１３と第２のレンズ１４との間に介挿されてこれらのレンズ１３，１４間の光軸方向の離間距離を規定するスペーサ３０とを有する。スペーサ３０には、第１のレンズ１３と鏡筒１２との間をシールするＯリング２６を収容するためのシール部材収容部３０ａが設けられる。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される車載カメラを構成し得るレンズユニットおよびカメラモジュールに関する。

従来から、自動車に車載カメラを搭載し、駐車をサポートしたり、画像認識により衝突防止を図ったりすることが行なわれており、さらにそれを自動運転に応用する試みもなされている。また、このような車載カメラ等のカメラモジュールは、一般に、複数のレンズが光軸に沿って並べられて成るレンズ群と、このレンズ群を収容保持する鏡筒（バレル）と、レンズ群の少なくとも一個所のレンズ間に配置される絞り部材とを有するレンズユニットを備える（例えば、特許文献１参照）。

特に、車載カメラ用のレンズユニットでは、少なくとも一部が車外に設置される場合など、防水および防塵の目的で、図６に示されるように、例えば最も物体側に位置されるレンズ１００と鏡筒１０２との間にシール部材としてＯリング１０４が介挿され、鏡筒１０２の内側のレンズ群Ｌ内に水や塵埃が侵入しないようにしている。この場合、レンズ１００の外周面１００ａに、該レンズ１００の像側部分で径が小さくなった段差状の縮径部１００ｂが設けられ、この縮径部１００ｂにＯリング１０４が装着収容されて、レンズ１００の外周面１００ａと鏡筒１０２の内周面１０２ａとの間でＯリング１０４が径方向で圧縮されることにより、鏡筒１０２の物体側端部が封止された状態となっている。

特開２０１３－２３１９９３号公報

しかしながら、最も物体側に位置されるレンズ１００の外周部の厚さ（光軸方向に沿う寸法）が薄い場合には、Ｏリング１０４を収容可能な大きさの段差状の縮径部１００ｂをレンズ１００の外周部に設けることができない。そのため、Ｏリング１０４の装着収容スペースをどこに確保するかが問題となる。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、最も物体側に位置されるレンズの外周部の厚さが薄い場合でも、該レンズと鏡筒との間をシールするシール部材の装着収容スペースを確保できるようにするレンズユニットおよびカメラモジュールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、レンズを収容保持するための内側収容空間を形成する筒状の鏡筒と、前記鏡筒の前記内側収容空間内に組み込まれ、複数のレンズが積み重ねられるように光軸に沿って並べられて成るレンズ群とを備えるレンズユニットであって、
前記レンズ群を構成する最も物体側に位置される第１のレンズと、この第１のレンズと像側で隣り合う第２のレンズと、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に介挿されてこれらのレンズ間の光軸方向の離間距離を規定するスペーサとを有し、
前記スペーサには、前記第１のレンズと前記鏡筒との間をシールするシール部材を収容するためのシール部材収容部が設けられることを特徴とする。

上記構成によれば、第１のレンズと第２のレンズとの間に介挿されるスペーサに、第１のレンズと鏡筒との間をシールするシール部材を収容するためのシール部材収容部を設けたため、第１のレンズの外周部の厚さが薄くシール部材のための装着収容スペースを第１のレンズに設けることができない場合であっても、そのような装着収容スペースをスペーサによって確保して第１のレンズと鏡筒との間を確実にシールすることが可能となる。

なお、上記構成において、スペーサの形態や材質等は任意に設定できる。例えば、スペーサは、金属または樹脂によって環状に形成されてもよい。また、スペーサに設けられるシール部材収容部は、環状の溝、段差など、シール部材を収容可能な様々な形態を成すことができる。さらに、シール部材収容部に収容されるシール部材の形態や材質等も任意に設定できる（例えばＯリングの形態を成してもよい）が、そのようなシール部材は、鏡筒に対して第１のレンズを物体側で固定する固定力の作用によって光軸方向に圧縮され、同時に径方向については、スペーサのシール部材収容部の側壁と鏡筒１２の内壁とにより圧縮されて固定力として作用する。光軸方向で固定力を作用させる手段、すなわち、鏡筒に対して第１のレンズを物体側で固定する固定手段としては、鏡筒の物体側端部に螺着される締結部材（キャップ）や、鏡筒の物体側端部に設けられて径方向内側にカシメられるカシメ部を挙げることができる。

前述した図６に示される従来技術のごとく最も物体側に位置されるレンズ（本発明の第１のレンズに対応する）の外周部にシール部材を装着収容できる段差状の縮径部を設けることができる場合には、レンズと鏡筒との間の隙間にシール部材が径方向で直接に介挿されることになるため、シール部材が径方向の１方向のみから力を受けて圧縮されるだけでレンズと鏡筒との間をシールできるが、スペーサに設けられたシール部材収容部にシール部材を収容する本発明の形態では、シール部材を第１のレンズと鏡筒との間の隙間に径方向で直接に介挿させることができないため、シール部材を径方向の１方向のみから力を与えて圧縮させただけでは、レンズと鏡筒との間を確実にシールできない。そのため、本構成のごとく、シール部材収容部に収容されるシール部材を第１のレンズによって光軸方向で圧縮できるとともに鏡筒によって径方向で圧縮できるようにシール部材収容部が開口していれば、すなわち、シール部材を径方向および光軸方向の２方向から圧縮できるようにすれば、第１のレンズとシール部材との間および鏡筒とシール部材との間をシールでき、結果として、第１のレンズと鏡筒との間を確実にシールできる。

また、上記構成では、シール部材が円形の断面を有し、シール部材収容部の断面の光軸方向に沿う寸法および径方向に沿う寸法がいずれもシール部材の円形断面の直径寸法よりも小さいことが好ましい。このような寸法関係に設定することにより、シール部材収容部内に収容されるシール部材は、シール部材収容部から突出する部位を介して第１のレンズと鏡筒とにより光軸方向および径方向の両方向で確実に圧縮され、第１のレンズと鏡筒との間を確実にシールできる。

また、上記構成において、シール部材収容部は、該シール部材収容部内で第１のレンズと鏡筒とによって圧縮されて変形されるシール部材の変形部位を部分的に逃がす逃がし凹部を有することが好ましい。これによれば、シール部材に作用する過度な圧縮力を逃がし凹部によって逃がして、圧縮に伴うシール部材の反力によって第１のレンズが浮き上がらないようにすることができ、それにより、鏡筒に対する第１のレンズの所望位置での確実な固定を実現できる。なお、逃がし凹部は、前述したように２つの方向でシール部材が圧縮される場合、シール部材のこれらの方向での圧縮を妨げない位置に設けられる（シール部材が光軸方向で第１のレンズとスペーサとに圧接できるようにするとともに径方向で鏡筒とスペーサとに圧接できるようにする）ことが好ましく、また、その個数が１つに限らず、複数設けられてもよい。

また、本発明は、上記構成のレンズユニットを備えるカメラモジュールも提供する。このようなカメラモジュールによれば、前述のレンズユニットの作用効果を得ることができる。

本発明によれば、第１のレンズと第２のレンズとの間に介挿されるスペーサに、第１のレンズと鏡筒との間をシールするシール部材を収容するためのシール部材収容部を設けたため、第１のレンズの外周部の厚さが薄くシール部材のための装着収容スペースを第１のレンズに設けることができない場合であっても、そのような装着収容スペースをスペーサによって確保して第１のレンズと鏡筒との間を確実にシールすることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るレンズユニットの概略断面図である。 図１のレンズユニットの要部拡大図である。 第１の変形例に係るレンズユニットの要部拡大図である。 第２の変形例に係るレンズユニットの要部拡大図である。 図１のレンズユニットを備えるカメラモジュールの概略断面図である。 従来のレンズユニットの一例の概略断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
なお、以下で説明される本実施の形態のレンズユニットは、特に車載カメラ等のカメラモジュール用のものであり、例えば、自動車の外表面側に固定して設置され、配線は自動車内に引き込まれてディスプレイやその他の装置に接続される。また、図１～図６において複数のレンズおよびスペーサについてはハッチングを省略している。

図１は、本発明の一実施の形態に係るレンズユニット１１を示している。図示のように、本実施の形態のレンズユニット１１は、例えば金属製の円筒状の鏡筒（バレル）１２と、鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に配置される複数のレンズ、例えば、物体側から、第１のレンズ１３、第２のレンズ１４、第３のレンズ１５、第４のレンズ１６、第５のレンズ１７、および、第６のレンズ１８から成る６つのレンズと、絞り部材２２とを備えている。これらのレンズ１３～１８および絞り部材２２は、レンズ１３，１４，１５同士を光軸方向で隔てるスペーサ３０を部分的に介して配設されている。

また、絞り部材２２は、本実施の形態では、第３のレンズ１５とスペーサ３０との間に位置されており、透過光量を制限し、明るさの指標となるＦ値を決定する「開口絞り」またはゴーストの原因となる光線や収差の原因となる光線を遮光する「遮光絞り」である。
このようなレンズユニット１１を備える車載カメラは、レンズユニット１１と、図示しないイメージセンサを有する基板と、当該基板を自動車等の車両に設置する図示しない設置部材とを備えるものである。

鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に組み込まれて収容保持される複数のレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８は、それぞれの光軸を一致させた状態で積み重ねられて配置されており、１つの光軸Ｏに沿って各レンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８が並べられた状態となって、撮像に用いられる一群のレンズ群Ｌを構成している。また、レンズ群Ｌを構成する最も物体側に位置される第１のレンズ１３は、物体側に凹面を有するとともに像側に凸面を有する球面ガラスレンズであり、その他のレンズ１４～１８は樹脂レンズであるが、これに限定されない。なお、これらのレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８の表面には、必要に応じて、反射防止膜、親水膜、撥水膜等が設けられる。

鏡筒１２の物体側端部１２ｂ（図１において上端部）には締結固定部材としての略円筒状のキャップ２３が螺着されており、このキャップ２３によって第１のレンズ１３が鏡筒１２の物体側端部１２ｂに固定されている。具体的には、キャップ２３は、その周側壁の内周面に形成された雌ネジ部２３ａが鏡筒１２の物体側端部１２ｂの外周面に形成された雄ネジ部１２ａに螺合されて、そのフランジ状の上端の径方向内側の周端縁部２３ｂが第１のレンズ１３の物体側に面する表面の平坦状の外周縁部（環状の段差部）１３ａに当て付けられており、このキャップ２３が締め付けられることによって第１のレンズ１３が物体側端部１２ｂに固定されてレンズ群Ｌが鏡筒１２内に光軸方向で保持される。

また、鏡筒１２の像側の端部（図１において下端部）には、第６のレンズ１８よりも径の小さい開口部を有する内側フランジ部２４が設けられており、この内側フランジ部２４とキャップ２３との間で、レンズ群Ｌを構成する複数のレンズ１３，１４，１５，１６，１７，１８と絞り部材２２とが光軸方向で挟持されて保持される。

図２に明確に示されるように、本実施の形態において、レンズ群Ｌを構成する最も物体側に位置される第１のレンズ１３とこの第１のレンズ１３に像側で隣り合う第２のレンズ１４との間にはこれらのレンズ１３，１４間の光軸方向の離間距離を規定する円筒状（または環状）のスペーサ３０が介挿されており、このスペーサ３０には、第１のレンズ１３と鏡筒１２との間をシールするシール部材として例えばＯリング２６を収容状態で装着するためのシール部材収容部３０ａが設けられている。なお、本実施の形態において、スペーサ３０は、金属または樹脂によって形成されており、その物体側端面（図２の上端面）が第１のレンズ１３の像側に面する表面の外周部に形成された平坦状の段差部（環状溝）１３ｂの底面に当接するとともに、その像側端面（図２の下端面）が第２のレンズ１４の物体側に面する表面に当接している。また、スペーサ３０は、鏡筒１２の内側収容空間Ｓ内に面するその内側面３０ｂがゴースト防止対策として凹凸形状に形成されている。

具体的には、このシール部材収容部３０ａは、スペーサ３０の物体側の外周端縁部に環状の溝として形成されており、また、シール部材収容部３０ａ内に収容される断面が円形のＯリング２６は、第１のレンズ１３の段差部１３ｂの底面と鏡筒１２の物体側端部１２ｂの内周面１２ｃとによって光軸方向および径方向に圧縮されることにより、鏡筒１２の物体側端部１２ｂと第１のレンズ１３との間を封止しており、これにより、レンズユニット１１の物体側の端部から鏡筒１２内に水や塵埃等の微粒子が浸入するのを防止している。

シール部材収容部３０ａは、該シール部材収容部３０ａに収容されるＯリング２６を第１のレンズ１３の段差部１３ｂの底面によって光軸方向で圧縮できるとともに鏡筒１２の物体側端部１２ｂの内周面１２ｃによって径方向で圧縮できるように開口している。そのため、シール部材収容部３０ａは、第１のレンズ１３の段差部１３ｂの底面と対向して光軸方向に面する底面３０ａａと、鏡筒１２の物体側端部１２ｂの内周面１２ｃと対向して径方向に面する側面３０ａｂとによって画定されている。そして、この場合、シール部材収容部の断面の光軸方向に沿う寸法Ｂおよび径方向に沿う寸法ＡがいずれもＯリング２６の円形断面の直径寸法よりも小さく設定されている。したがって、図２に示されるようにレンズ１３，１４およびスペーサ３０を組み付けて鏡筒１２の物体側端部１２ｂにキャップ２３を締め付けた状態において、シール部材収容部３０ａ内に収容されるＯリング２６は、シール部材収容部３０ａから光軸方向に突出する部位が第１のレンズ１３の段差部１３ｂの底面によって光軸方向で圧縮されるとともに、シール部材収容部３０ａから径方向に突出する部位が鏡筒１２の物体側端部１２ｂの内周面１２ｃによって径方向で圧縮され、それにより、第１のレンズ１３と鏡筒１２との間を物体側端部で確実にシールできる。

なお、このように、本実施の形態において、Ｏリング２６は、鏡筒１２に対して第１のレンズ１３を物体側で固定する固定力を作用させるキャップ２３によって実質的に光軸方向で圧縮されるが、そのような固定力を作用させる手段としては、キャップ２３以外に、例えば、図４に示されるようなカシメ部２９、すなわち、鏡筒１２の物体側端部１２ｂに設けられて径方向内側にカシメられることにより鏡筒１２に対して第１のレンズ１３を物体側で固定するカシメ部２９を挙げることができる。

また、本実施の形態において、シール部材収容部３０ａは、該シール部材収容部３０ａ内で第１のレンズ１３と鏡筒１２とによって圧縮されて変形されるＯリング２６の変形部位を部分的に逃がす逃がし凹部３０ａｃを有している。この場合、逃がし凹部３０ａｃは、前述したように２つの方向（径方向および光軸方向）でＯリング２６が圧縮される場合、Ｏリング２６のこれらの方向での圧縮を妨げない位置に設けられること、すなわち、Ｏリング２６が光軸方向で第１のレンズ１３とスペーサ３０とに圧接できるようにするとともに径方向で鏡筒１２とスペーサ３０とに圧接できるようにする位置に設けられることが望ましい。そのため、本実施の形態において、逃がし凹部３０ａｃは、Ｏリング２６の円形断面の中心Ｏ１を通って光軸方向に向かう第１の軸線Ｌ１およびＯリング２６の円形断面の中心Ｏ１を通って径方向に向かう第２の軸線Ｌ２から可能な限り逸れた位置、具体的には例えばスペーサ３０の側面３０ａｂに隣接する底面３０ａａの部位に設けられる。あるいは、別の態様として、逃がし凹部３０ａｃは、図３に示されるように、スペーサ３０の側面３０ａｂに隣接する底面３０ａａの部位および鏡筒１２の物体側端部１２ｂに隣接する底面３０ａａの部位の両方に設けられてもよい。勿論、スペーサ３０の側面３０ａｂに逃がし凹部３０ａｃを設けても構わない。

また、図５は、図１の構成を成すレンズユニット１１を有する本実施の形態のカメラモジュール３００の概略断面図である。図示のように、このカメラモジュール３００は、フィルタ９９が装着された図１に係るレンズユニット１１を有して構成される。

カメラモジュール３００は、外装部品である前ケース（カメラケース）３０１と、レンズユニット１１を保持するマウント（台座）３０２とを備えている。また、カメラモジュール３００はパッケージセンサ（撮像素子；撮像センサ）３０４も備えている。

前ケース３０１は鏡筒１２のフランジ１２ｄに接続されており、レンズユニット１１の物体側の端部を露出させるとともに他の部分を覆って防水を行なう部材である。マウント３０２は、前ケース３０１の内部に配置されており、その物体側端部３０２ａが鏡筒１２に当接して接着されるとともに、その像側端部３０２ｂが基板３０６上に載置固定されている。

パッケージセンサ３０４は、マウント３０２の内部で基板３０６上に配置されており、かつ、レンズユニット１１により形成される物体の像を受光する位置に配置されている。また、パッケージセンサ３０４は、ＣＣＤやＣＭＯＳ等を備えており、レンズユニット１１を通じて集光されて到達する光を電気信号に変換する。変換された電気信号は、カメラにより撮影された画像データの構成要素であるアナログデータやデジタルデータに変換される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、第１のレンズ１３と第２のレンズ１４との間に介挿されるスペーサ３０に、第１のレンズ１３と鏡筒１２との間をシールするシール部材としてのＯリング２６を収容するためのシール部材収容部３０ａを設けたため、第１のレンズ１３の外周部の厚さが本実施の形態のように薄くＯリング２６のための装着収容スペースを第１のレンズ１３に設けることができない場合であっても、そのような装着収容スペースをスペーサ３０によって確保して第１のレンズ１３と鏡筒１２との間を確実にシールすることが可能となる。

また、本実施の形態によれば、シール部材収容部３０ａは、該シール部材収容部３０ａ内で第１のレンズ１３と鏡筒１２とによって圧縮されて変形されるＯリング２６の変形部位を部分的に逃がす逃がし凹部３０ａｃを有しているため、Ｏリング２６に作用する過度な圧縮力を逃がし凹部３０ａｃによって逃がして、圧縮に伴うＯリング２６の反力によって第１のレンズ１３が浮き上がらないようにすることができ、それにより、鏡筒１２に対する第１のレンズ１３の所望位置での確実な固定を実現できる。

なお、本発明は、前述した実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、前述した実施の形態において、スペーサの形態や材質等は任意に設定できる。また、スペーサに設けられるシール部材収容部は、環状の溝、段差など、シール部材を収容可能な様々な形態を成すことができる。さらに、シール部材収容部に収容されるシール部材の形態や材質等も任意に設定できる。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、前述した実施の形態の一部または全部を組み合わせてもよく、あるいは、前述した実施の形態のうちの１つから構成の一部が省かれてもよい。

１１ レンズユニット
１２ 鏡筒
１３ 第１のレンズ
１４ 第２のレンズ
２６ Ｏリング（シール部材）
３０ スペーサ
３０ａ シール部材収容部
３０ａｃ 逃がし凹部
３００ カメラモジュール
Ｌ レンズ群
Ｏ 光軸
Ｓ 内側収容空間

Claims (5)

1. レンズを収容保持するための内側収容空間を形成する筒状の鏡筒と、前記鏡筒の前記内側収容空間内に組み込まれ、複数のレンズが積み重ねられるように光軸に沿って並べられて成るレンズ群とを備えるレンズユニットであって、
   前記レンズ群を構成する最も物体側に位置される第１のレンズと、この第１のレンズと像側で隣り合う第２のレンズと、前記第１のレンズと前記第２のレンズとの間に介挿されてこれらのレンズ間の光軸方向の離間距離を規定するスペーサとを有し、
   前記スペーサには、前記第１のレンズと前記鏡筒との間をシールするシール部材を収容するためのシール部材収容部が設けられることを特徴とするレンズユニット。
2. 前記シール部材収容部は、該シール部材収容部に収容される前記シール部材を前記第１のレンズによって光軸方向で圧縮できるとともに前記鏡筒によって径方向で圧縮できるように開口していることを特徴とする請求項１に記載のレンズユニット。
3. 前記シール部材が円形の断面を有し、前記シール部材収容部の断面の光軸方向に沿う寸法および径方向に沿う寸法がいずれも前記シール部材の円形断面の直径寸法よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のレンズユニット。
4. 前記シール部材収容部は、前記シール部材収容部内で前記第１のレンズと前記鏡筒とによって圧縮されて変形される前記シール部材の変形部位を部分的に逃がす逃がし凹部を有することを特徴とする請求項２または３に記載のレンズユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のレンズユニットを備えることを特徴とするカメラモジュール。

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